Detail předmětu

Bionics

FEKT-PDBeAk. rok: 2010/2011

Bionika - základní pojmy a principy. Substitutivní medicína, biokompatibilita. Lidský organismus jako systém, adaptace, homeostáze, regulace živých organismů, biologická zpětná vazba. Informační a řídicí subsystém lidského organismu. Základy genetiky. Genetické algoritmy. Technické aspekty endokrinního systému, umělá slinivka. Nervová soustava - elektrické vlastnosti, měření kvality činnosti NS - EEG, vztah NS a umělých neuronových sítí. Vstupní a výstupní jednotky - smyslové orgány, motorické jednotky. Sluch - principy činnosti, měření kvality činnosti, náhrady. Zrak - principy činnosti, měření kvality činnosti, náhrady. Kosterní svalstvo - principy a měření kvality činnosti (EMG, ENG), náhrady. Kardiovaskulární systém - hemodynamika, elektrické vlastnosti, EKG, mimotělní krevní oběh a umělé srdce.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Výsledky učení předmětu

Základní schopnost technicky interpretovat stavbu a činnost částí lidského organismu. Schopnost měřit a interpretovat základní projevy lidského organismu (EKG, EEG, sluchově evokované potenciály, EMG, atd.)

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Účelem kurzu je poskytnout studentům základní technickou interpretaci složení a funkce jednotlivých systémů lidského organismu a tu využít jednak pro inspiraci při řešení technických problémů (genetické algoritmy, umělé neuronové sítě, analýza vizuální scény, atd), jednak pro volbu správné metodiky měření vlastností a stavu popisovaných systémů, resp. jejich náhrad.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

The Biomedical Engineering Handbook. J.D. Bronzino (ed.) Boca Raton, CRC Press 1995. (EN)
Albergoni,V. et al.: Biological Systems. An Engineering Approach. Bologna. Pitagora Editrice 1974. (EN)
Deutch,S., Deutch,A.: Understanding the Nervous System. An Engineering Perspective. New York, IEEE Press 1993. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-BEI , 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Bionika, základná pojmy, témata, cíle, principy. Substitutivní medicína, biomateriály, návrh umělých orgánů.
Lidský organismus jako systém. Adaptace a homeostáze. Principy homeostatického řízení. Příklady regulace vnitřního prostředí. Biologická zpětná vazba.
Informační a řídicí systém člověka. Genetický systém. Základy genetiky, genetické algoritmy.
Fyziologický systém. Endokrinní systém. Slinivka břišní a její umělé náhrady.
Nervová soustava. Elektrofyziologie nervového systému.
Měření kvality činnosti nervové soustavy.
Umělé neuronové sítě, vztah NS a UNS.
Smyslové systémy. Sluchový systém, fyzikální vlastnosti lidského sluchu, měření kvality sluchu. Kochleární protéza.
Zrakový systém, odezvy oka na různé uspořádání vizuální scény, měření kvality zraku, umělé náhrady.
Kostra její struktura a funkce, klouby, pohyb, implantáty.
Kosterní svaly, základy fyziologie, měření kvality svalové aktivity, ortopedické protézy.
Systém látkové výměny. Kardiovaskulární systém. Elektrické a mechanické procesy na srdci. Měření kvality srdeční činnosti- EKG.
Mimotělní krevní oběh, umělé srdce.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Kozumplík, CSc.

Osnova

Genetické algoritmy, neuronové sítě
Biologicky aktivní body, měření kožního odporu.
Měření vlastností lidského ucha a oka.
Měření a interpretace tepové frekvence.
Měření krevního tlaku, měření saturace krve kyslíkem.
Elektrokardiografie, vektrokardiografie.